東河煤礦束管監(jiān)測系統(tǒng)布控方案

1、太原煤氣化東河煤礦束管火災監(jiān)測系統(tǒng)初步設計通風區(qū)2011年8月8日前 言為保障煤礦安全生產(chǎn)和職工人身安全，防止煤礦事故。根據(jù)煤礦安全監(jiān)察條例及國家安全監(jiān)管總局國家煤礦安監(jiān)局關于加強煤礦防滅火工作的通知（安監(jiān)總煤行2008161號）的規(guī)定，開采容易自燃和自燃煤層時，必須編制相應的防滅火設計。在防滅火設計中，東河煤礦設計安設束管防滅火自動監(jiān)測系統(tǒng)。一、編制設計的依據(jù)1、山西煤礦設備安全技術檢測中心2010年7月出具的東河煤礦2#煤層自燃傾向性鑒定報告；3、煤礦安全規(guī)程2010版；4、煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范GB50215-2005；5、煤自燃傾向性色譜吸氧鑒定法GB/T20104-2006；6、煤礦自

2、然發(fā)火束管監(jiān)測系統(tǒng)通用技術條件MT/T757-1997；7、煤層自然發(fā)火標志氣體色譜分析及指標優(yōu)選方法AQ/T1019-2006；二、設計的指導思想：以“預防為主、防治結合”的方針為指導，結合東河煤礦和當?shù)氐膶嶋H情況，積極采用新技術、新設備、新工藝，開拓思路，借鑒國內(nèi)外先進的設計思想，建立比較先進的礦井火災束管監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，從而保障煤礦生產(chǎn)和職工人身安全，防止煤礦火災事故的發(fā)生。第一部分 礦井概況一、概述東河煤礦處于呂梁山南部，蒲縣東部山地，海拔高程一般在13501500m左右，煤層賦存1210-1300m，埋藏深度在100200m，礦井現(xiàn)開采2#煤層，平均煤厚1.79m，屬于易選、低灰、低硫

3、、低磷、高熱值的優(yōu)質(zhì)1/3焦煤，主要用于煉焦配煤。原煤水分1.33、灰分9.44、揮發(fā)分為35.56、硫分為0.63、吸氧量0.66cm3/g。礦井通風方式為混合式，總進風量4823m3/min，總回風量5106m3/min?；夭擅娌捎煤笸耸介_采、U型通風，配風量一般在800 m3/min 。2010年8月，由臨汾市煤炭安全檢測檢驗中心鑒定，年度瓦斯等級鑒定結果為：絕對瓦斯涌出量6.49m3/min，相對瓦斯涌出量4.85m3/t，二氧化碳絕對涌出量3.77m3/min，相對涌出量2.70m3/min，為低瓦斯礦井。在集團公司所屬礦井中，東河煤礦屬于瓦斯治理A類礦井，是我公司瓦斯治理重點礦井，

4、存在局部瓦斯局部富集區(qū)，回采工作面上隅角瓦斯較高，2011年底擬上瓦斯移動抽放系統(tǒng)，現(xiàn)正在設計中。二、礦井自燃發(fā)火情況1、2#煤層自然發(fā)火傾向性鑒定經(jīng)山西省煤礦設備安全技術檢測中心鑒定，東河煤礦2#煤層屬II類自燃煤層，鑒定結果見表2-1-1。表2-1-1 2#煤層自燃傾向性等級煤層水分%Mad灰份%Aad揮發(fā)份%Vdaf真密度TRDg/cm3吸氧量ml/g干煤自燃傾向性等級自燃傾向性2#2.979.4435.561.690.59II 自燃2、礦井自然發(fā)火史東河煤礦東山井自建井以來從未發(fā)生過煤層自燃現(xiàn)象，但臨近井東河煤礦辛莊井2#煤層回采工作面曾發(fā)生過一起采空區(qū)遺煤自燃事故。3、礦井

5、現(xiàn)采取的防滅火措施一些無機鹽類化合物如氯化鈣、氯化鎂、氯化鈉、三氧化鋁以及水玻璃等溶液噴灑在煤體上，有著阻化和延緩煤炭氧化的作用，故稱阻化劑。在某些地點或部位上噴灑或注入阻化劑可以達到防止和降低自燃發(fā)火幾率的目的。為防止自燃火災，東河煤礦現(xiàn)采用噴灑阻化劑的方法來預防自然火災。第二部分 煤自然發(fā)火預測預報指標體系確定煤自然發(fā)火一般都要經(jīng)歷從緩慢氧化到加速氧化直至激烈氧化的階段，針對不同的階段應采取不同的防滅火措施。因此作為煤自然發(fā)火的預測預報應該根據(jù)實際情況優(yōu)選適合于本礦防滅火工作的綜合標志氣體指標，對煤自然發(fā)火的不同階段進行預測預報，以指導防滅火措施的制定和實施，不應該僅使用CO單一指標。標志

6、氣體優(yōu)選工作中應拋棄過去相當長時間采用的單純使用CO及其派生指標的片面觀念，應當在使用CO的前提下，探討和尋求其它以C2H4、C3H6為代表的烯烴氣體和烷烴氣體共同作為綜合判斷指標的可能性，并增加這些標志氣體的預測預報指標作為綜合指標對煤自然發(fā)火的不同階段及其發(fā)展態(tài)勢進行預測預報，這樣不但可以排除單一使用CO時出現(xiàn)地質(zhì)因素和采掘因素的干擾和對它可信度的懷疑，還可以根據(jù)不同的氧化階段采取相應的防治措施，做到有的放矢。根據(jù)經(jīng)驗 ，東河煤礦可以提出下列自然發(fā)火預測預報標志氣體指標體系，具體參數(shù)待實驗后確定：1、CO可以作為預測預報煤自然發(fā)火的指標氣體，其預測的溫度范圍應在220之前。CO出現(xiàn)的臨界溫

7、度較低，為60左右，并在整個自燃發(fā)火過程中都有CO產(chǎn)生，應特別加強觀測；2、烯烴氣體C2H4和C3H6氣體預測的初始溫度分別在165左右和200220左右，C2H4氣體的出現(xiàn)都可以視為煤的氧化進入加速氧化階段的標志；C3H6氣體的出現(xiàn)可以視為煤的氧化進入激烈氧化階段的標志。在有CO存在的前提下，只要出現(xiàn)C2H4或C3H6，毫無疑問即可做出煤已自然發(fā)火的預報，此時必須采取切實有效的滅火措施，如果延誤時機可能發(fā)展更為嚴重的火災事故，給滅火工作增加一定的難度；3、在整個升溫實驗過程中檢測到少量的C2H2氣體，C2H2氣體的出現(xiàn)表現(xiàn)煤已完全進行燃燒階段。所以在礦井下檢測到C2H2時，可斷定監(jiān)測區(qū)內(nèi)存在

8、已經(jīng)燃燒的明火，此時制定和采區(qū)防滅火措施時一定要謹慎，千萬不要將高溫火區(qū)暴露于空氣中，以免高溫煤炭與爆炸范圍內(nèi)的瓦斯氣體接觸，引燃引爆瓦斯、煤塵等使事故擴大。 以上是煤層自燃發(fā)火過程的一般規(guī)律，東河煤礦發(fā)火標志性氣體的確定需有資質(zhì)單位取樣后測試確定。第三部分 井下束管火災監(jiān)測系統(tǒng)設計方案一、設計依據(jù)火災的早期發(fā)現(xiàn)和監(jiān)測是礦井火災防治的前提，根據(jù)礦井防滅火規(guī)范規(guī)定：一、二級自燃礦井應建立火災預測預報系統(tǒng)。目前礦井火災監(jiān)測系統(tǒng)最常用的是礦井自燃火災束管監(jiān)測系統(tǒng)。束管監(jiān)測系統(tǒng)主要由束管取樣系統(tǒng)和地面氣體分析中心組成，通過束管將監(jiān)測點氣體抽取樣到地面，利用氣相色譜分析儀連續(xù)分析氣體組分濃度，通過各組分

9、濃度的變化對煤層氧化自燃過程進行判斷分析并進行煤自然發(fā)火的早期預測預報。該系統(tǒng)能夠對井下的氣體成分及濃度變化實現(xiàn)有效的實時監(jiān)測，并在地面監(jiān)測中心對煤自燃災害的發(fā)生發(fā)展進行分析預測，實現(xiàn)了煤自燃預測預報的智能化、自動化，操作方法簡便。在實際應用中也存在一些問題，由于需要將氣樣采集至地面進行分析，當束管管線較長時，束管抽出阻力大，使得氣體抽出時間太長，同時井下管路的維護工作量也大。針對東河煤礦井下生產(chǎn)實際布局，確定建立地面型束管監(jiān)測系統(tǒng)和人工采集氣體進行分析觀測的自然發(fā)火預測預報監(jiān)測系統(tǒng)。二、設備選型及參數(shù)本礦井配置一套地面集中式煤礦束管監(jiān)測系統(tǒng)，具體型號待招標后確定。1、設備組成 主要由粉塵過濾

10、器、單管、束管、分路箱、抽氣泵、氣體采樣控制柜、監(jiān)控微機、礦用色譜儀、打印輸出設備、網(wǎng)卡、系統(tǒng)軟件組成。2、主要功能a）利用數(shù)據(jù)庫分析某一監(jiān)測點氣體含量在一段時間內(nèi)變化情況的功能；b）自然火災預報功能：通過各組分濃度、烷烯比、鏈烯比的計算，及時準確的反映火源溫度變化情況；爆炸危險程度判別功能；c）歷史數(shù)據(jù)查詢功能：為防滅火提供各種數(shù)據(jù)；d）自動控制功能：系統(tǒng)輸出功能齊全：氣體采樣控制柜可對至少12個采樣點自動巡回采樣，可對氣體進行濃度分析，分析數(shù)據(jù)由計算機存儲，并計算有關參數(shù)，發(fā)出自然發(fā)火報警； e）具有報表、曲線、儲存、打印功能。能提供檢測日報、月報、檢測譜圖報表、氣體含量變化趨勢報表等；f

11、）具有設定氣體含量超限自動報警，流量顯示及自動調(diào)節(jié)功能功能。3）主要技術參數(shù)a）控制束管監(jiān)測路束：112路； b）分析氣體成分：CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C2H2、O2、N2等。c）色譜儀檢測限1PPM；d）系統(tǒng)測量精度誤差1；3、監(jiān)測內(nèi)容及其作用束管監(jiān)測系統(tǒng)是一項早期預報內(nèi)因火災的有效裝置。該系統(tǒng)是一種用泵通過束管把測點的氣樣抽至地面，利用氣體分析儀進行分析，以預報災情的裝置，特別是井下人員無法進入的區(qū)域（如采空區(qū)等），它具有其它監(jiān)測手段無法替代的優(yōu)點，是采空區(qū)內(nèi)因火災早期預報的有效技術途徑。以CO、C2H4、C2H2三種氣體作為自燃發(fā)火的預報指標氣體。1）監(jiān)測點設置監(jiān)測點分

12、為固定點、移動點和臨時觀測點。觀測點應設置在能采集到觀測區(qū)內(nèi)的有代表性的氣體的地點。尤其固定觀測點，移動觀測點，應盡量設置在巷道周圍壓力較小，支架完整，沒有拐彎，斷面沒有突然擴大或縮小的地點。根據(jù)上述要求監(jiān)測點主要布置在以下地點：a）工作面上隅角監(jiān)測點1個，隨工作面開采而移動。b）采空區(qū)監(jiān)測點，隨工作面推進埋入采空區(qū)， 一個工作面布置1個點。當測點采空區(qū)氧濃度降到5%后，斷開該測點，重新布置采樣探頭。埋入采空區(qū)的束管要用DN2550mm的鋼管加以保護，保護套管埋入采空區(qū)不回收。c ）回風巷測風站布置1個測點。d ）采區(qū)回風巷測風站及回風立井各布置1個測點。d ）井下臨時機動監(jiān)測點5個，主要根據(jù)

13、礦井實際工作面生產(chǎn)情況，采空區(qū)情況等臨時設置（如密閉采空區(qū)有自燃征兆時）。2）監(jiān)測內(nèi)容監(jiān)測點主要監(jiān)測氣溫、風量和采集氣樣等，以便提供分析數(shù)據(jù)，所有采集的氣樣通過束管管路送至地面進行自動分析。3）作用通過束管取樣，利用安裝在地面的抽氣泵，將所采樣的氣體送入分析儀進行分析。對井下任意地點的O2、N2、CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C2H2等氣體含量實現(xiàn)24小時連續(xù)循環(huán)監(jiān)測，經(jīng)過對自然火災標志氣體的確定和分析，及時預測預報發(fā)火點的自燃進程變化，為煤礦自然火災和礦井瓦斯事故的防治工作提供科學依據(jù)。系統(tǒng)特點：具有監(jiān)測的連續(xù)性和準確性，并可將監(jiān)測數(shù)據(jù)送入礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)或礦井計算機網(wǎng)絡中。4）

14、注意事項a）凡是經(jīng)過風門墻體的管纜都必須穿過線管，防止壓扁。b）束管敷設盡可能不與動力電纜敷設在同一側；如確需與動力電纜敷設在同一側，應在敷設動力電纜的上方0.2m至0.3 m敷設束管，當與動力電纜交叉時，應垂直通過。c）在井下取樣點空氣入口處和在傳感器或分析器氣樣入口處應設有粉塵過濾器。d）在井下取樣的管路中應能及時有效地排除管路中的冷凝水，宜在管路中設貯水器。e）氣相色譜議在分析數(shù)據(jù)前，應每天用標氣進行標定。三、人工采樣分析系統(tǒng)沒有布置束管采樣點或采樣束管不能到達，同時又需要進行氣體分析的地點，可人工利用取氣囊進行取樣。氣體分析則由氣相色譜儀完成。取樣時間可每天或根據(jù)需要定期取樣，取樣前必

15、須用取樣地點氣體對取氣囊進行23次沖洗。氣樣采集后12小時內(nèi)必須送至氣樣分析室進行數(shù)據(jù)分析，如超過12小時，氣樣應舍棄不用，重新取樣，以保證分析數(shù)據(jù)準確。四、所需設備清單序號貨物名稱規(guī)格及型號數(shù)量單價總價1.GC-4085氣相色譜儀(雙柱箱、國家專利)GC-4085見專利證書1臺2850002850002.全自動氣體采樣控制柜系統(tǒng)16路1套68000680003.A/D轉換器四通道、24位1系統(tǒng)輸出控制器系統(tǒng)32路1臺27500275005.系統(tǒng)分析控制軟件操作系統(tǒng)及接口板A50851套22600226006. 爆炸三角形軟件操作系統(tǒng) A50851套180001800

16、07.計算機雙核2.6、工控機、19寸液晶2臺5500110008.激光打印機HP10071臺120012009.高純氫氣發(fā)生器SPH-5001套7800780010.標準氣體+壓力表8升8組份1套4500450011.標準氣體+壓力表8升5組份1套3800380012.空氣發(fā)生器G-1031套5500550013.氮氣鋼瓶+壓力表99.9992瓶1650330014.氬氣鋼瓶+壓力表99.9992瓶1650330015.超凈化穩(wěn)壓電源5KVA1套4500450016.氣體凈化器1套4800480017.工作臺JXF-8051/803個600180018.監(jiān)控室配電箱1臺4650465019.

17、束管抽氣泵（無油無水進口）72R655-V114-D304x2臺215004300020.束管抽氣泵泵柜1個2430243021.粉塵過濾器JXF-6051/2030個280840022.束管接頭10300個18540023.12芯束管（10雙抗）PE-ZKW/10×121000米585800024.4芯束管（10雙抗）PE-ZKW/10×41500米1725500025.單芯束管（10雙抗）PE-ZKW/10×18000米5.14080026.束管分路箱（含濾水器）12路2個3360672027.系統(tǒng)備品備件BJ40851套免費免費28.大寫：陸拾捌萬陸仟元整

18、小寫：686000元注：含技術資料、運輸費、安裝費、培訓費、保險和17%增值稅。第四部分 井下束管火災監(jiān)測系統(tǒng)安裝方案一、地面主系統(tǒng)安裝（一）地面機房平面布置（見圖2）1、地面監(jiān)測室約24平方米、可以再設值班室一間約12平方米。2、房內(nèi)設備安裝布置詳見機房平面圖（圖3）。3、室內(nèi)設備安裝、擺放的質(zhì)量要求如下1) 檢測室內(nèi)要配備空調(diào),無煤塵, 干凈整潔;2)擺放儀器的桌面要平整,無震動;3)電源不要同大功率的電器設備同接,無干擾;4)儀器要按所要求的位置擺放, 擺放要整齊,連接線要整齊規(guī)范（圖4）;5) 檢測完后儀器要用防塵罩蓋住,要保持儀器整潔無灰塵。（二）電源配置監(jiān)控室需設單相電為主系統(tǒng)供電220?？偣β什恍∮?KVA。接地線單獨接地,接地電阻3。注意穩(wěn)壓電源火線零線不要反接.二、井下束管安裝（一）主束管的安裝1、主束管規(guī)格尺寸12芯1000米。2、主束管從監(jiān)測室開始布設，沿副立井向井下布設，一直布設到3#聯(lián)絡巷。3、從12路分路箱拉4路束管，沿著2209工作面回風順槽布設到工作面，一路單管接上粉塵過濾器掛在回風上隅角，一路掛在回風巷測風站， 1路預埋入采空區(qū)，另1路備用。4、12路主分路箱再拉4路單管為一采回風、二采回風、西回風、回風立井使用。5、井筒束管安裝的質(zhì)量標準， 嚴格把好質(zhì)量關達到如下的要求(1)安裝要牢固可靠無損傷;(2)無